Узел фланцевого соединения деревянных балок перекрытия. Балки перекрытия и стропила - способы крепления. Виды деревянных перекрытий

В индивидуальной застройке наибольшей популярностью пользуется деревянная стропильная система – несущее основание подавляющего большинства крыш частного сектора выполнено из дерева.

Каждая кровля имеет индивидуальные размеры и конфигурацию, и зачастую приходится использовать опорные балки с нестандартными параметрами.

Стропила бывают:

• из бруса;
• из доски.

Факторы, влияющие на параметры пиломатериала

Древесину для стропильной системы выбирают хорошо просушенную, с малым количеством сучков и других дефектов. Как правило, применяется хвойные породы, легкие в обработке и дополнительно пропитанные антисептиками и антипиренами.

Для каждого элемента системы – подкоса, стойки или стропила – производится расчет сечения и длины.

На параметры опорных брусьев влияет угол наклона крыши, геометрия ската, расстояние между коньком и мауэрлатом, расстояние между стропильными ногами и расчетная нагрузка на стропила, в которую входят вес кровельного покрытия, вес обрешетки, ветровая и снеговая нагрузки.

Грамотный расчет в обязательном порядке должен учитывать все эти показатели.

Способы соединения для наращивания длины

Стропила, длина которых больше обычных шести метров, изготавливают под заказ производственным способом.

Однако в таком случае вместе с длиной увеличивается и толщина бруса, что не всегда оправдано: ведь появление лишнего веса в конструкции крыши нежелательно, да и цена таких стропил будет вдвое выше.

Поэтому чаще всего строители прибегают к сращиванию стропил.

Стыкование брусьев не обеспечивает достаточную жесткость на изгиб, и потому место соединения двух элементов должно располагаться как можно ближе к опоре – на расстоянии, не превышающем 15 процентов длины всего основного прогона.

Удлинение стропильных ног из бруса осуществляют тремя основными способами.

Торцы сращиваемых брусьев должны быть обрезаны строго под углом в 90 градусов, чтобы не допустить прогиба в месте соединения.

С обеих сторон место стыкования закрепляют накладками из пиломатериала. Накладки в свою очередь фиксируют гвоздями.

Широко распространено также соединение с помощью стальной зубчатой пластины.

В случае применения металлических элементов не следует забывать об антикоррозионном покрытии – чтобы не допустить загнивания древесины и не уменьшить надежность всей стропильной системы.

Соединение методом косого прируба

Концы элементов, которые будут стыковаться, распиливают особым способом – под углом в 45 градусов.

Стыкующиеся брусья должны быть плотно подогнаны, нужно добиться максимально ровных соединяемых поверхностей при помощи зачистки наждаком.

Посередине соединения проделывают сквозное отверстие под болт 12 или 14 мм, которым фиксируется стыковка.

Это самый простой в исполнении способ, соединение выходит жестким, надежным. Один стропильный брус накладывается на другой так, чтобы перехлест был не менее
100 см.

Как при этом обрезаны края стропил – значения не имеет.

Фиксируется соединение двумя методами:

• с помощью гвоздей. Чтобы не расколоть стропила, гвозди вбивают с чередованием – в шахматном порядке;
• с помощью шпилек. В заблаговременно подготовленные отверстия вставляются шпильки, закрепляемые шайбами и гайками. Такой вариант считается более надежным.

Составные и спаренные доски, усиление стропил

Если чердак планируется сделать холодным, целесообразнее использовать стропильную систему из досок.

Их преимущества – легкость в сравнении с брусьями и более низкая цена при не меньшей прочности.

Чтобы получить составное стропило, две одинаковые доски устанавливают на ребро, а между ними вкладывают третью.

Все деревянные элементы должны быть равными по ширине, длина третьей доски варьируется в зависимости от необходимого размера стропила.

Образовавшийся просвет заполняют обрезками, а закрепляют всю конструкцию гвоздями, вбивая их в шахматном порядке.

Соединенные таким образом стропила запрещается использовать в качестве диагональных.

Более надежными являются спаренные стропила: доски соединяются сразу и встык, и внахлест.

Для наращивания ширины, усиления стропил используют дополнительные доски, добиваясь оптимального соотношения длины и ширины в соответствии с расчетной нагрузкой.

Кровельный свес защищает стены от дождя и снега и отводит воду с крыши. Его стандартный размер – 40 см.

Если стропильная нога не выступает за стену здания на необходимую длину, ее наращивают, прибивая доску – так называемую «кобылку».
«Кобылка» может быть легче и уже основного бруса.

Крепежные детали и сборные стропила

Дополнительно каждое соединение укрепляется металлическими пластинами, скобами или уголками.

Отверстия для креплений делают, следуя такому правилу: диаметр сверла должен быть на 1 мм меньше, чем диаметр болта.

Металлические игольчатые пластины позволяют существенно облегчить строительство крыши, они просто монтируются и надежно скрепляют элементы стропильной системы.

В последнее время заводским способом выпускают сборные стропила, подготовленные к монтажу. Транспортировка таких элементов очень удобна.

Уже на месте строительства с помощью игольчатых пластин из нескольких деталей получают стропильные ноги необходимых параметров.

Сборные элементы могут быть выполнены не только из дерева, но и из металла.

Все работы по возведению стропильной системы, формированию узлов и наращиванию стропил нужно выполнять тщательно, так как ремонт и замена стропил – сложный процесс, требующий серьезных трудозатрат и материальных вложений.

Если строго придерживаться технологии, всех правил и рекомендаций, то крыша получится надежной и прочной.

Все фото из статьи

В этой статье нам предстоит выяснить, как выполняется расчет деревянных балок перекрытия. Кроме того, мы познакомимся с общими принципами сооружения утепленных перекрытий и узнаем, каким образом рассчитывается их утепление.

Деревянное перекрытие — типичное решение для частного дома.

Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию.
От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

При необходимо:

1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
2. Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
3. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком — организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами — длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем — стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор — тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

• На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

• По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
• По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
• Между балками укладывается утеплитель .
• Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
• По гидроизоляции настилается черновой пол — непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка — рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.

Расчет несущей способности

Общая информация

Максимальный пролет нами уже упоминался: он ограничен длиной поставляемого бруса. Однако оптимальным значением пролета для деревянных несущих конструкций считаются 2,5 — 4 метра. Среди прочего, меньший пролет позволяет обойтись брусом меньшего сечения, что удешевляет конструкцию перекрытия.

Оптимально использование в качестве балок бруса с прямоугольной формой сечения. Его высота должна относиться к ширине как 1,4:1. В этом случае мы получаем максимальную несущую способность при опять-таки минимальных расходах.

Однако: реальные заставляют несколько отклоняться от оптимальной пропорции размеров.

Балка должна опираться на стену как минимум 12 сантиметрами свой длины от края.

Опирающийся на стену край гидроизолируется со всех сторон, кроме торца. При заделке торца непроницаемым для влаги материалом торцы рано или поздно загниют из-за отсутствия естественной сушки.

При расчете межэтажных перекрытий обычно используют расчетное значение полной нагрузки (собственный вес перекрытия и эксплуатационная нагрузка) в 400 кгс/м2. Однако для неэксплуатируемых чердаков это значение может быть уменьшено.

Таблицы сечений

Начнем с подбора сечения прямоугольного бруса для нагрузки 400 кгс/м2 при разных значениях пролета и шага между балками.

При сооружении чердачного перекрытия под неэксплуатируемым чердаком расчетная нагрузка может лежать в пределах 150 — 350 кгс/м2. При шаге между балками в один метр их сечения в сантиметрах должны быть следующими:

Еще одна таблица содержит минимальные диаметры круглых балок (оцилиндрованного бревна) при нагрузке 400 кгс/м2 и шаге 1 метр.

Сращивание и усиление

Как нарастить деревянную балку перекрытия, если приобретенный вами брус имеет длину меньше необходимого пролета?

Первое и основное: при любом способе сращивания полученная балка будет иметь намного меньшую прочность, чем цельнодеревянная. Идеальным решением будет строительство дополнительной несущей стены с уменьшением пролета. Как вариант — под места сращивания устанавливаются подпорные колонны.

Как удлинить деревянную балку перекрытия, если нагрузка на нее незначительна (например, наверху находится неэксплуатируемый чердак)?

Наиболее надежный способ — соединение двух брусьев без уменьшения толщины каждого из них. Элементы просто соединяются стальными шпильками с широкими шайбами внахлест; дополнительно усилить соединение можно, проклеив его казеиновым, альбуминовым клеем или обычным ПВА.

Важно: места сращивания при о
тсутствии подпорных стен или колонн располагаются вразбежку, со смещением от балки к балке. В этом случае несущая способность перекрытия будет максимальной.

Еще одно неплохое решение — сооружение сборных балок из трех широких досок небольшой толщины (25 — 50 мм). И в этом случае соединения досок встык внутри каждой балки и между смежными балками располагаются вразбежку; доски проклеиваются по длине и дополнительно стягиваются шпильками.

Как усилить деревянные балки перекрытия при возросших требованиях к их несущей способности (например, при превращении холодного чердака в мансарду)?

Способов не так уж много:

1. Возведение подпорных колонн или стен с уменьшением пролета;
2. Подшивка к каждой балке дополнительной доски или бруса по всей длине, от стены до стены.

В последнем случае полезно знать одну тонкость:

• Подшивка бруса того же сечения сбоку увеличивает несущую способность балки вдвое.
• Увеличение высоты балки в 2 раза (подшивка такого же бруса снизу или сверху) увеличит несущую способность уже вчетверо.

Так как укрепить деревянные балки перекрытия путем подшивки к ним дополнительной доски или бруса?

1. Ставим в середине пролета под каждую вторую балку временные подпорки из бруса, убирая прогиб перекрытия.
2. Свободные от колонн балки усиливаем накладками из бруса или доски. Расположение и толщина накладки выбирается с учетом расчетных нагрузок и высоты помещения; способ крепления — клеевой шов с дополнительной фиксацией шпильками с широкими шайбами или оцинкованными накладками.
3. Переставляем подпорные колонны и повторяем операцию с оставшимися балками.

Любопытно, что значительно увеличить жесткость балок можно с помощью обыкновенной фанеры толщиной 18 — 22 миллиметра. Она нарезается полосами шириной, равной высоте балок, и после устранения прогиба перекрытия подпорными колоннами приклеивается к каждой балке с обеих сторон с фиксацией гвоздями или саморезами с шагом 15 — 25 сантиметров.

Разумеется, и здесь обязательна разбежка поперечных швов — и на каждой отдельной балке, и между смежными балками.

Утепление

Инструкция по сооружению утепленного перекрытия нами уже приведена; однако расчет утепляющего слоя в зависимости от применяемого материала и климатических условий нуждается в комментариях.

Основное свойство любого утеплителя — его теплопроводность. Чем она ниже, чем лучшее утепление обеспечивается слоем фиксированной толщины.

Для каждого региона страны в зависимости от зимних температур в нем российским СНиП 23-02-2003 предлагаются собственные нормы теплового сопротивления ограждающих конструкций.

Тепловое сопротивление складывается из сопротивления каждого из слоев стены или перекрытия; однако именно для перекрытий свойствами настила, паро- и гидроизоляции можно пренебречь, поскольку их теплоизолирующие качества серьезно уступают таковым у любого современного утеплителя.

Толщина слоя утеплителя рассчитывается по простейшей формуле: она равна произведению расчетного теплового сопротивления и коэффициента теплопроводности выбранного теплоизоляционного материала.

Важный момент: все значения приводятся в единицах СИ; соответственно, результат мы получим в метрах.
Для вычисления слоя утеплителя в сантиметрах его достаточно умножить на 100.

Очевидно, для расчета не хватает только справочных данных. Чтобы избавить читателя от их поиска, приведем эти значения здесь.

Город	Нормированное тепловое сопротивление перекрытия, (м2*С)/Вт
Архангельск	4,6
Калининград	3,58
Москва, Пенза, Саратов	4,15
Краснодар	2,6
Астрахань	3,6
Оренбург	4,49
Пермь	5,08
Тюмень	4,6
Омск	4,83
Екатеринбург	4,38
Сургут	5,28
Красноярск	4,71
Чита	5,27
Хабаровск	4,6
Владивосток	4,03
Петропавловск-Камчатский	4,38
Магадан	5,5
Анадырь	6,39
Верхоянск	7,3

Уточним: реальные значения теплопроводности могут меняться в зависимости от плотности материалов и атмосферной влажности.
Зависимость в обоих случаях линейная: рост плотности и влажности ведет к увеличению теплопроводности.

Давайте в качестве примера своими руками выполним расчет утепления перекрытия над холодным подполом для дома, построенного в Астраханской области.

Утеплитель — базальтовая вата.

На фото — плитный утеплитель на основе базальтовой ваты.

1. Нормированное теплосопротивление из верхней таблицы берется равным 3,6 (м2*С)/Вт.
2. Теплопроводность базальтовой ваты равна 0,042 Вт/(м2*С).
   
3. Минимально необходимая толщина утеплителя, таким образом, равна 3,6*0,042=0,1512 метра, или 15 сантиметров.

Заключение

Надеемся, что нам удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Дополнительную информацию о строительстве перекрытий по деревянным балкам можно получить из видео в этой статье. Успехов!

Возведение современных зданий невозможно без надежных металлических конструкций. Двутавр используется в тех случаях, когда нужно создать металлоконструкцию, способную выдержать высокую нагрузку. По сравнению с другими профилями двутавры имеют большой момент сопротивления. Помимо этого, изготовление двутавровых балок в несколько раз выгоднее, при этом расход сырья остается минимальным. Таким образом, использование таких балок в каркасном строительстве удешевляет фундаментные работы, снижает вес объекта и сокращает срок его сдачи в эксплуатацию.

Область использование двутавровых балок: колонны, главные или вспомогательные балки и т.п.

Понятие двутавров и их виды

Заводы выпускают сразу несколько видов двутавров в зависимости от области применения последних. В основе классификации лежит расположение граней полок. Например, обыкновенные двутавровые балки с нумерацией высоты от 10 до 60 имеют уклон внутренней грани полок, а изделия с параллельными гранями полок производятся только по ГОСТ 26020-83. Их ширина 0.4 м, а высота до 1 м.

Изделия с уклоном внутренних граней делятся на:

Обычные со стандартом качества по ГОСТ 8239 89.

Специальные со стандартом качества по ГОСТ 19425 74.

Обратите внимание, что у большей части двутавров стены гораздо толще, чем требуется для нормальной устойчивости. Жесткость балок отличается от основных осей за счет малой ширины полок.

По ширине двутавровые балки тоже имеют специальную классификацию:

Узкополочные;

Среднеполочные по ГОСТ 8239-89;

Широкополочные балки по ГОСТ 26020-83 выполнены таким образом, что грани полок размещены параллельно друг другу (HEA (IPBL), HEB (IPB), HEM (IPBv));

Колонные с одинаковой высотой профиля и шириной полки;

Способы соединения двутавровых балок

Скрепить двутавровые балки можно или при помощи болтов или же сварки . Давайте остановимся на каждом способе подробнее.

Болтовое соединение

Такой способ хорош тем, что при частом монтаже и демонтаже конструкций отдельные узлы конструкции достаточно просто отсоединяются. Кроме того, вы можете самостоятельно собирать и разбирать их.

Преимущества болтового соединения перед сваркой:

В конструкции отсутствует остаточное напряжение;

Устойчивость к ударам и вибрациям;

Простота демонтажа\монтажа.

Недостатки болтового соединения:

Сечения элементов ослабляются из-за болтовых соединений;

Вероятность того, что металлические болты начнут ржаветь;

Болтовое соединение более трудоемкое и затратное из-за того, что необходимо применять дополнительные элементы для усиления конструкции;

Высокой эффективностью обладают фланцевые (арматурные) соединения, но из-за повышенной деформативности они мало распространены.

Сварка двутавровых балок

Во время изготовления сварных балок сначала сваривают стенки и стыки поясов. Это связано с тем, что стыковые швы поясов являются основными в балках. Для уменьшения остаточного напряжения их следует варить без закреплений в обрабатываемых листах.

Следите, чтобы зазор между стыкующимися кромками длистов не выходил за пределы допустимых отклонений, иначе в дальнейшем это может свести на “нет” все усилия. Чтобы проверить правильное положение осей листов, возьмите простую длинную линейку, приложите ее к оси или же сразу к боковым кромкам. Если они все-таки сместились, то смещение легко устраняется при помощи обычного клина, а нужный зазор устанавливается при помощи сборочной планки. Далее стык сваривается или полуавтоматом, или высококачественными электродами, или под флюсом. К слову, если вы решили использовать сварку под флюсом, то заранее позаботьтесь о том, чтобы расплавленный металл и шлак не протекли во время работы.

Особое внимание уделите сварке стыков балок. Монтажные стыки создаются таким образом: в самом начале сваривается стык вертикальной стены, потом пояса.

После всех операций заварите стык пояса, т.к он работает на сжатие. После того, как стыки балки соединены, доварите поясные швы там, где остались незаваренные участки. Такую сварку следует проводить только электродами высокого качества.

В тех случаях, когда балка оказывается слишком высокой (сборка элементов мостовых пролетных строений), ее стенка может состоять по ширине сразу из нескольких продольных листов. Они или свариваются встык, или при помощи специальных ребер жесткости (горизонтальные) двумя угловыми швами втавр.

Также вы можете использовать установку со сборочной скобы с увеличенным числом вертикальных прижимов для сборки подобных балок.

Если поясные швы свариваются сразу двумя автоматами “в угол” при горизонтальном положении вертикальной стены, то производительность работы вырастет. При этом продольная ось балки искривляется минимально, т.к горизонтальный прогиб после наложения первой пары швов будет почти удален обратным прогибом после сварки второй пары.

Если сварка происходит в вертикальном положении, то остаточный прогиб будет виден при вогнутости балки в сторону пояса в месте, где сделана первая пара швов. Как только сварка закончена, происходит разметка поперечных ребер жесткости. Они привариваются или полуавтоматом, или вручную.

Для того, чтобы соединить два отрезка двутавров, используйте накладки. Работают они таким образом: перед тем, как установить накладки по обе стороны от стенки и снаружи полок, обрежьте их в форме ромба и обварите косыми швами. Это делается для того, чтобы выступающие полки не мешали наложению сварочного шва по стороне накладок. Располагайте накладки симметрично с продольной осью двутавровой балки.

Данный способ подходит только для минимально загруженных конструкций, потому что накладки имеют свойство концентрировать напряжение у швов, т.к меняется форма сечения.

Чтобы соединить главную и второстепенную балки, формирующие несущие покрытия между этажами или каркасы крыш\куполов, используется следующий способ:

Для начала сделайте равнобедренные треугольные вырезы в верхней полке первой главной балки, при этом угол вершины должен составлять 90°.

В то же время в нижней полке второстепенной балки делаются разрезы на 1\2 ширины нижней полки главной балки.

Верхняя полка вспомогательной балки срезается так, чтобы получился такой же, как и у главной, равнобедренный треугольник с углом в вершине 90°.

После того, как монтаж главных балок путем установки на накладку закончен, монтируются второстепенные балки. Следом за этим свариваются примыкания верхних полок и стенок.

В самом конце к нижним полкам балок приваривается накладка.

В стыке стенки нижней полкой главной балки с второстепенной необходимо оставить зазор 3÷3,5мм.

Когда основное строительство домов — возведение капитальных стен — практически закончено, нужно подумать и об организации перекрытий, а также внутренней и внешней отделке частного дома. Часто к этому моменту уже основные материальные ресурсы владельцев участков исчерпаны или подходят к концу. А иногда бывает и так, что остается множество строительного материала, который хорошо было бы использовать в строительстве. Тогда настоящим спасением может стать сращивание балок перекрытия.

Балки чаще всего представляют собой деревянные брусья прямоугольного сечения.

Это значит, что для получения одной полноценной балки необходимо соединить несколько кусков одинакового сечения. Конечно, это соединение должно быть крепким, чтобы получившийся элемент мог быть использован для реализации перекрытий частных домов. Конечно, возведение дома — это сложная долгосрочная работа. Некоторые владельцы, которые не могут себе позволить возведение капитальных стен, используют каркасные варианты строения стен. Что это значит? Каркасные стены возводятся из толстых несущих балок, как деревянных, так и металлических. Они крепятся по краям, а также в местах, где будут смонтированы перекрытия. Каркасные стены обязательно нуждаются в заполнении. Для этого, как правило, используются сыпучие материалы или же минеральная вата.

Что такое перекрытия на самом деле

Перекрытия бывают нескольких видов; например, по своему местоположению они делятся на:

‬Прежде чем установить деревянную балку, ее необходимо обработать антисептическим раствором.

• цокольные — они, как правило, располагаются между первым этажом и подвалом частного дома;
• межэтажные — эти виды перекрытий располагаются между этажами;
• чердачные — они отделяют жилые этажи от чердака.

Кроме того, перекрытия могут быть разделены и по виду строительных материалов, из которых они производятся: балочными или плитными. Любые перекрытия, независимо от того, какими они являются и из каких материалов сделаны, должны обеспечивать теплоизоляцию, а также звуко- и гидроизоляцию. Они могут и должны обладать повышенной прочностью, жесткостью и пожаробезопасностью. Кроме того, если перекрытия являются деревянными, нужно обеспечить их от гниения или плесневения. Определиться с видом перекрытий, которые буду сделаны в каркасном доме, нужно еще задолго до строительства, так как конструкции балочных или плитных перекрытий полностью отличаются друг от друга.

Вернуться к оглавлению

Основные требования к перекрытиям

1. Конечно же, на первом месте находится прочность.

Перекрытия не только должны выдерживать свой вес, им необходимо еще и нести определенные нагрузки. А если опорами для перекрытий будут каркасные стены, это имеет большое значение.

Так, по всем правилам, любые , организованные в жилых зданиях, обязаны выдерживать общую, но равномерную по всей площади нагрузку в размере около 200 кг/м² на практике обычно строят перекрытия, готовые и к более высоким нагрузкам. Зато менее прочные. Усиливать ли перекрытия или нет — это зависит от того, что именно будет находиться в комнате — рояль, шкаф, тренажеры и т.д.

При монтаже перекрытия должна предусматриваться достаточная степень его звукоизоляции,‭ ‬величина которой устанавливается нормами или специальными рекомендациями по проектированию зданий того или иного назначения.‭

2.Жесткость. Кроме того, что перекрытие должно выдерживать нагрузки, оно не должно прогибаться под ними. Если же перекрытия прогибаются, они рано или поздно могут подвергнуться деформации, что приведет к разрушению.
3.Тепло- и звукоизоляция. Смонтированные перекрытия должны обеспечивать и защиту помещения от проникновения в него как воздушного, так и ударного шума из нижеразмещенных комнат. Для этого при организации перекрытия используется специальный минеральный или любой другой утеплитель, который обеспечивает погашение шума любого вида, а так же сохраняет тепло в помещении. Стандартным размером слоя утепления является 150 мм. При устройстве подобных конструкций применяют и различные инструменты. Это:

• бензопила;
• угольник;
• топор;
• молоток;
• электродрель;
• строительный нож;
• стамеска.

Вернуться к оглавлению

Балочные перекрытия. Особенности

Деревянное перекрытие‭ ‬выполняется из деревянных балок хвойных и лиственных пород.‭

Используемые балки для перекрытий могут быть из различного материала: дерева, металла, железобетона. Конструкция при использовании любого из вышеперечисленного строительного материала одинакова. в большей части случаев производятся с помощью несущих балок, самого пола, обязательного межбалочного заполнения и необходимого отделочного слоя потолка. Звуко- и теплоизоляция может быть обеспечена настилом, так называемым накатом. Перекрытие напоминает этакий «бутерброд», где все слои должны присутствовать в необходимом размере для того, чтобы получился нужный результат. В основном балочные перекрытия как междуэтажные, так и цокольные и чердачные очень похожи друг на друга. Они отделяют жилые помещения дома от не жилых. Даже монтаж их проводится одинаково, за исключением некоторых нюансов.

Должны монтироваться несколько по-другому, так как с двух сторон у них находятся комнаты, а не хозяйственное пространство. Деревянные должны быть уложены, как правило, параллельно друг другу по короткой стороне пролета. Если балки располагаются не близко друг к другу, расстояние между ними должно быть одинаковым. При устройстве балочных междуэтажных перекрытий в первую очередь нужно закрепить балки. В зависимости от того, какие стены реализованы при строительстве домов — каркасные или капитальные — оставляются специальные зазоры для закрепления балок.

Таблица соотношения ширины пролета и ширины укладки балок.

1. Если же стены домов капитальные и выполняются из дерева, то заранее готовить «гнезда» для балок необязательно — достаточно будет уже при монтаже балочных перекрытий вырезать подходящие зазоры для укладки перекрытий. Однако каркасные стены нуждаются в специально подготовленных «гнездах».
2. Если используются деревянные балки для перекрытий, то необходимо предварительно обработать концы балок для предотвращения их гниения или преждевременного разрушения.
3. Для ширины пролета нужно брать соответственное сечение балок: чем больше ширина, тем толще балка (см. Таблица 21). Если же ширина пролета достаточно велика, а бруса подходящего размера нет, то можно провести сращение имеющихся балок, чтобы достичь нужной толщины. Это, конечно, может привести к общей не прочности конструкции.
4. Для обеспечения жесткости получившуюся составную балку необходимо надежно фиксировать в местах соединения. Желательно использовать такие строительные элементы вразнобой — то есть чтобы места соединений в этих балках не находились друг напротив друга. Таким образом, давление на места, где сращиваются балки, минимизируется и за счет этого достигается дополнительная прочность.

Чтобы балки под весом перекрытия не прогибались,‭ ‬их необходимо класть на определенном расстоянии‭.

Кроме того, при организации перекрытий можно использовать не только деревянный брус. Для этого подойдут и бревна нужного диаметра. Конечно же, их нужно обтесать со всех сторон. Это, несомненно, будет и дешевле — ведь пиломатериалы на строительном рынке стоят гораздо больше, чем круглый лес. Однако при этом нельзя использовать «свежие» бревна. Для того чтобы применять их при , нужно выдержать круглый лес хотя бы полгода — год в сухом месте, иначе перекрытие «поведет» и это будет являться причиной деформации всего дома.

После укладки деревянного бруса или обтесанных бревен необходимо произвести настил наката. Для этого к балкам с помощью гвоздей крепят специальные черепные бруски с сечением 5х5 см, и уже на них накладывают выбранные доски наката; часто мастера делают так, что нижняя часть балки, используемой для перекрытия, равняется с накатом. Это способствует дальнейшей беспроблемной отделке потолка.

При укладке наката не обязательно использовать полноценные деревянные доски — вполне сгодится и «горбыль». После наката идет теплоутеплитель. Он может быть совершенно разным — от минеральной ваты до опилок. Так же как и с балками, накат должен просохнуть. Кроме того, перед тем, как уложить утеплитель, нужно проложить накат бумагой. Если же принято решение использовать опилки или другие сыпучие материалы, то их количество не должно превышать трех четвертей высоты балки.

После закладывания утеплителя поверх балок укладывают толь или рубероид, а уж потом — лаги. Однако в большинстве случаев лаги не укладывают, если брусья перекрытий находятся рядом друг с другом. Если же балки располагаются далеко друг от друга, то лаги необходимы для создания сплошного перекрытия. При монтаже цокольного и чердачного перекрытий могут не использоваться такие элементы, как утеплитель и накат. Для засыпки логично будет засыпать гравий, и покрыть рубероидом.

Выбор деревянного перекрытия обусловлен чаще всего экологичностью материала и лёгкостью монтажа.

Перекрытие прослужит долго и будет надёжным, если правильно рассчитать балки. Главное условие определения необходимых размеров сечения - обеспечение прочности конструкции.

Конструкция деревянного перекрытия

Деревянное перекрытие уступает по показателям прочности и жёсткости железобетону, поэтому его устраивают в жилых домах до четырёх этажей. Изготавливают балки из леса хвойных пород (сосна, ель, пихта и т. д.). Длина балок чаще всего составляет 5–6,5 м. В каменных зданиях балки укладывают на расстоянии (по оси), кратному размеру кирпича или блоков.

1. Глухая заделка. 2. Открытая заделка. 3. Соединение балок встык. 4. Соединение балок вразбежку. a - кирпичная стена, b - балка, c - внутренняя опора, d - накладка металлическая e - гидроизоляция

В наружные каменные стены балки заделываются глухим и открытым способом. Не зависимо от способа заделки необходимо предусмотреть меры по предотвращению конденсации паров воздуха в гнёздах стен. Это происходит при их толщине менее чем в два кирпича. В более толстых стенах конденсат в гнёздах не образуется.

Глубина гнезда для опоры балки в каменных зданиях, исходя из прочности кладки на сжатие, принимается 0,6–0,8 h (h - высота балки). Минимально допустимый размер опоры составляет 150 мм. Обычно он принимается 180–200 мм. При этом балка не должна доходить до стены на 3–6 см, чтобы обеспечить доступ воздуха к её торцу.

Балки перекрытия пропитываются антисептическими составами , а конец обязательно изолируется двумя слоями гидроизоляции (толь, пергамин). Место между стеной и боковой поверхностью балки заполняется раствором.

Каждую третью балку необходимо соединить анкером с наружной стеной. Анкер одним концом заделывается в стену, дугой конец крепится к балке. Между собой они тоже соединяются при опоре на внутренние стены.

Черновой пол настилается двумя способами:

1. Щиты или доски укладываются на черепные бруски при помощи накладных планок.
2. Сплошная укладка щитов (досок) непосредственно на черепные бруски.

Балки и лаги подбиваются снизу щитами из тонкой доски, ГКЛ, ГВЛ, ОСП или другими листовыми материалами. Стелется мембранная изоляция, на которую укладывается тепло- и звукоизоляционный слой. Это может быть насыпной, плитный или рулонный утеплитель, закладываемый между балками.

1. Балки перекрытия. 2. Подшивка. 3. Черновой пол. 4. Утеплитель 5. Пароизоляция

Балки друг к другу крепятся с помощью специальных металлических изделий.

Определение размеров сечения деревянной балки по формулам

Чаще несущие элементы междуэтажного или чердачного перекрытия представляют собой балки с одним пролётом и свободным опиранием на несущую стену или столб.

1. Круглое бревно. 2. Брус с двумя кантами. 3. Брус, четыре канта. 4. Составная балка. 5. LVL брус. 6. Балка Nascor 7. Доска

Они воспринимают изгиб от веса всего перекрытия и временной полезной нагрузки (мебель, люди и т. д.). Расчётным путём определяются необходимые размеры балки. Условием для этого является заданная прочность и жёсткость несущего элемента.

Для определения нагрузок на балку плотность древесины хвойных пород для конструкций помещений с нормальным режимом эксплуатации принимается 500 кг/м 3 . Для влажных помещений и сооружений на улице - 600 кг/м 3 .

Предел прочности хвойной древесины, работающей на изгиб, составляет 75 МПа. Показатель жёсткости (модуль упругости Е) определяет её способность деформироваться при действии каких-либо нагрузок.

Для нормальных условий эксплуатации конструкций при действии нагрузок:

• Е = 10 000 Мпа - вдоль волокон;
• поперёк волокон показатель Е уменьшается почти в 50 раз.

На показатели надёжности древесины также влияет температура. В случае её повышения предел прочности и модуль упругости уменьшаются. При этом повышается хрупкость деревянных изделий. То же происходит и при воздействии отрицательных температур.

Для расчёта любой конструкции определяются нормативные и расчётные нагрузки. Расчётную нагрузку получают, умножая величину нормативной нагрузки на n - коэффициент надёжности (перегрузки), который учитывает, в каких условиях работает конструкция.

На прочность балка проверяется по действию максимального момента изгиба:

σ = М/W р ≤ R и

• σ - напряжение в балке;
• W р - расчётный момент сопротивления;
• R и - расчётное сопротивление по изгибу, которое для древесины хвойных пород равно 13 МПа.

Подбор сечения рассчитывается, исходя из требуемого момента сопротивления Wтр:

W тр = М / R и

Для прямоугольного сечения:

Для круглых сечений:

Проверка жёсткости производится на действие нормативных нагрузок:

• f - предельный прогиб балки;
• l - расчётный пролёт балки в см;
• f/l - относительный прогиб, который не должен превышать: 1/250 - для перекрытий между этажами; 1/200 - для перекрытий чердака;
• J - момент инерции в см 4 ;
• Е = 10 000 МПа, 100 000 кг/см 2 - модуль упругости древесины;
• с - предельно допустимый коэффициент для отношения l/h, где h - высота сечения балки: 18,4 - для междуэтажных перекрытий; 23,0 - для чердачных перекрытий.

В случае, когда l ≤ ch, балки проверяются только на прочность. Если l > ch, они проверяются только на жёсткость.

Для примера рассчитаем деревянную балку междуэтажного перекрытия. Пролёт l = 4,5 м; вес перекрытия - g = 200 кг/м 2 ; временная нагрузка p = 150 кг/м 2 ; расстояние в плане между осями балок а = 0,9 м; материал балки - сосна R и = 130кг/см 2 ; m коэффициент условия работы - 1,0.

q = (g н n + p н n 1) · a = (200 ∙ 1,1 + 150 ∙ 1,4) ∙ 0,9 = 387 кг/пог. м

• n, n 1 - коэффициенты надёжности постоянной и временной полезной нагрузок.

Момент сопротивления, который необходим, определяется из условия прочности:

Таблица моментов сопротивления W в см 3 прямоугольных сечений

b	h
	8	9	10	11	12	13	14
21	588	661	735	808	882	955	1029
22	645	726	807	887	968	1049	1129
23	705	793	882	970	1058	1146	1234
24	768	864	960	1056	1152	1248	1344
25	833	937	1041	1146	1250	1354	1458
26	901	1014	1127	1239	1352	1465	1577

По специально рассчитанным таблицам можно подобрать прямоугольное сечение элемента - bхh. Принимаем брус 8х24 см (W = 768 см 3). В рассматриваемом случае отношение l/h = 450: 24 = 18,75, а предельно допустимое с = 18,4 - для междуэтажных перекрытий. Исходя из этого, расчёт на прогиб не производится.

Расчёт деревянной балки по графику

Для удобства подбора балок деревянного перекрытия по приведённым формулам составлены графики, по которым, имея значения l и q, находят ширину и высоту балки. Горизонтальная линия а–а определяет границу, где расчёт ведётся либо на прочность, либо на прогиб.

Если точка пересечения l и h ниже линии а - а, расчёт ведётся на прочность по расчётной нагрузке, выше линии а–а - расчёт ведётся на прогиб по нормативной нагрузке. Данный график имеет следующие показатели:

Е = 130 кг/см 2 ; f = 1/250 l; Е = 100 000 кг/см 2 ; m н = 1,0.

При изменении этих величин находится относительное повышение или понижение получаемых данных. Например, для бруса сечением более 14 см коэффициент условий работы будет 1,15 и, соответственно, расчётное сопротивление R и = 150 кг/см 2 , а для бревна коэффициент условий работы равен 1,25, при этом R и = 160 кг/см 2 .

В качестве примера рассмотрим следующий вариант: l = 6,1 м; b = 26 см; l/h = 610:26 = 23,4 > 18,4, следовательно, расчёт ведётся на прогиб.

Для нормативной нагрузки по графику qн = 360 кг/м по графику b = 18,3 см.

f = 1/200 l . Так как график составлен для балок чердачного перекрытия, уточняем для междуэтажного перекрытия с относительным прогибом f/l = 1/250. 200/250 = 0,8; b = 0,8∙18,3 = 14,64 см. Окончательно можно принять брус для балки перекрытия 15х260 см.

Высота балок при подборе сечения должна быть больше ширины, так как в таком положении они лучше работают на изгиб. Правильно подобранный размер балок перекрытия обеспечит реальную экономию материала при обеспеченной надёжности и долговечности всей конструкции.